論文の概要: Exponentially accelerated relaxation and quantum Mpemba effect in open quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.07561v1
• Date: Mon, 08 Dec 2025 13:53:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.910975
• Title: Exponentially accelerated relaxation and quantum Mpemba effect in open quantum systems
• Title（参考訳）: 開量子系における指数的加速緩和と量子Mpemba効果
• Authors: Emerson Lima Caldas, Diego Paiva Pires,
• Abstract要約: 開量子系の緩和におけるMpemba効果について検討する。 我々は、任意の初期状態に対して、平衡からの距離を最大化する置換行列が常に存在することを証明している。 この結果は、オープン量子システムにおける真の量子Mpemba効果を設計するための普遍的で汎用的なフレームワークを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate the quantum Mpemba effect in the relaxation of open quantum systems whose effective dynamics is described by Davies maps. We present a class of unitary transformations based on permutation matrices that, acting on the initial state of the system, (i) suppress the contribution of slowest decaying modes of the nonunitary dynamics; (ii) ensure that it is as distinguishable as possible from the steady state. The first requirement guarantees an exponentially accelerating convergence to the steady state, while the second implies that a quantum system initially farther from equilibrium approaches it more rapidly than an initial state closer to it. This protocol provides a genuine Mpemba effect, and its numerical simulation requires low computational effort. We prove that, for any initial state, there always exists a permutation matrix that maximizes its distance from the equilibrium for a given information-theoretic distinguishability measure. We illustrate our findings for the nonunitary dynamics of the transverse field Ising chain and XXZ chain, each weakly coupled to a bosonic thermal bath, showing the quantum Mpemba effect captured by the Hilbert-Schmidt distance, quantum relative entropy, and trace distance. Our results provide a universal and versatile framework to engineer the genuine quantum Mpemba effect in open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 実効力学をデイビーズ写像で記述した開量子系の緩和における量子Mpemba効果について検討する。 本稿では,システムの初期状態に作用する置換行列に基づくユニタリ変換のクラスを提案する。 (i)非単位力学の最も遅い減衰モードの寄与を抑制すること。 (ii)定常状態と可能な限り区別可能であること。 第1の要件は、指数関数的に定常状態への収束を加速することを保証するが、第2の要件は、量子系が最初に平衡から遠く離れていることを暗示する。 このプロトコルは真のMpemba効果を提供し、その数値シミュレーションは少ない計算労力を必要とする。 我々は、任意の初期状態に対して、与えられた情報理論の微分可能性測度に対する平衡からの距離を最大化する置換行列が常に存在することを証明している。 横磁場Ising鎖とXXZ鎖の非一様ダイナミクスについて, それぞれがボソニック熱浴に弱結合し, ヒルベルト-シュミット距離, 量子相対エントロピー, トレース距離によって得られた量子Mpemba効果を示す。 この結果は、オープン量子システムにおける真の量子Mpemba効果を設計するための普遍的で汎用的なフレームワークを提供する。

関連論文リスト

• A General Strategy for Realizing Mpemba Effects in Open Quantum Systems [6.156233449663884]
  ムペンバ効果(Mpemba effect)は、平衡から遠く離れた状態がそれに近い状態よりも速く緩和する現象であり、古典系と量子系の両方において顕著な現象である。 しかし、オープン量子系では、量子Mpemba効果(QME)は通常、特定の選択された初期状態に対してのみ発生する。 ここではQMEと反QMEの両方を実現するための総合的かつ実験的に実現可能な戦略を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-11-06T13:37:02Z)
• Intrinsic Quantum Mpemba Effect in Markovian Systems and Quantum Circuits [9.979018524312751]
  量子Mpemba効果(QME)は、平衡から遠く離れた系が平衡に近い状態に達する反直観現象を記述している。 本稿では、量子状態によって追跡される軌道長を距離のより適切な尺度として用いた固有量子Mpemba効果(IQME)を提案する。 この研究は、量子状態の進化についての理解を深め、新しい量子力学の振る舞いを正確に捉えるための基礎を築いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-27T15:00:59Z)
• Thermalization and Criticality on an Analog-Digital Quantum Simulator [133.58336306417294]
  本稿では,69個の超伝導量子ビットからなる量子シミュレータについて述べる。 古典的Kosterlitz-Thouless相転移のシグネチャと,Kibble-Zurekスケール予測からの強い偏差を観測する。 本システムは, 対角二量体状態でディジタル的に調製し, 熱化時のエネルギーと渦の輸送を画像化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-27T17:40:39Z)
• Observation of quantum strong Mpemba effect [11.375210055373365]
  最初の実験は、我々が知る限り、単一の閉じ込められたイオン系における強いMpemba効果について報告した。 我々の研究は、量子系の定常状態への緩和を指数関数的に加速する効率的な戦略を提供する。 幅広い散逸性量子システムを設計する扉を開くかもしれない。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-01-29T08:25:34Z)
• Quantum Thermal State Preparation [39.91303506884272]
  量子マスター方程式をシミュレートするための簡単な連続時間量子ギブスサンプリングを導入する。 我々は、特定の純ギブス状態を作成するための証明可能かつ効率的なアルゴリズムを構築した。 アルゴリズムのコストは温度、精度、混合時間に依存している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-31T17:29:56Z)
• Universality of critical dynamics with finite entanglement [68.8204255655161]
  臨界近傍の量子系の低エネルギー力学が有限絡みによってどのように変化するかを研究する。 その結果、時間依存的臨界現象における絡み合いによる正確な役割が確立された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-01-23T19:23:54Z)
• Demonstrating Quantum Microscopic Reversibility Using Coherent States of Light [58.8645797643406]
  本研究では, 量子系が熱浴と相互作用する際の可視性に関する量子一般化を実験的に提案する。 微視的可逆性の原理に対する量子修正が低温限界において重要であることを検証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-26T00:25:29Z)
• Continuous-time dynamics and error scaling of noisy highly-entangling quantum circuits [58.720142291102135]
  最大21キュービットの雑音量子フーリエ変換プロセッサをシミュレートする。 我々は、デジタルエラーモデルに頼るのではなく、微視的な散逸過程を考慮に入れている。 動作中の消散機構によっては、入力状態の選択が量子アルゴリズムの性能に強い影響を与えることが示される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-02-08T14:55:44Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。